轻型平动搬运机械手的设计及运动仿真学士学位论文
搬运机械手设计范文
搬运机械手设计范文
搬运机械手是一种能够代替人工搬运物体的机械装置。
它能够根据预
设程序，准确无误地完成物体的搬运任务，提高生产效率和工作安全性。
本文将对搬运机械手的设计进行阐述，包括结构设计、控制系统和安全性
设计等方面。
搬运机械手的结构设计是其基础，良好的结构设计能够保证机械手的
运行平稳、稳定和可靠。
首先，机械手的骨架需要具备足够的强度和刚度，以承受各种工况下的载荷。
其次，机械手的关节设计需要灵活、准确，以
达到最佳的运动效果。
同时，机械手的末端执行器设计要能够适应不同物
体的搬运需求，具备良好的抓取能力和准确的定位功能。
搬运机械手的安全性设计至关重要，它能够保证机械手的运行安全和
人员的人身安全。
首先，机械手需要具备自动停止功能，当检测到异常情
况时能够及时停止运行，避免发生意外。
其次，机械手需要具备防撞设计，能够避免与周围环境或物体的碰撞，减少损坏可能性。
此外，机械手的抓
取设备需要具备力控制功能，以避免因过大的抓取力导致物体或机械手的
损坏。
最后，机械手需要具备紧急停止按钮和安全门等人机交互设备，以
保障操作人员的安全。
综上所述，搬运机械手设计的关键要素包括结构设计、控制系统和安
全性设计等方面。
良好的设计能够确保机械手具备高效、稳定、可靠和安
全的搬运能力，满足不同搬运任务的需求。
随着科技的不断发展，搬运机
械手将有着更加广阔的应用前景和发展空间。
机械手完整毕业设计论文
机械手完整毕业设计论文毕业论文（设计）（范文）课题名称 ______________________ 学生姓名______________ 学号_______________ 系部 _________________ 专业年级 _________________________指导教师 ___________________________20XX年XX 月在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。
工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，H前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的丄作，工作方式一般釆取示教再现的方式。
本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。
首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设讣以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的口标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。
关键词：机器人，示教编程，伺服，制动ABSTRACTIn the modern large-scale manufacturing industry, enterprises pay more attention on 什w automation degree of the production process in order to enhance theproduction efficiency, and guarantee the product quality. As an important part of the automation production line, industrial robots are gradually approved and adopted by enterprises・ The technique level and the application degree of industrial robots reflect the national level of the industrial automation to some extent, currently, industrial robots mainly undertake the jops of welding, spraying, transporting and stowing etc. , which are usually done repeatedly and take high work strength, and most of these robots work in playback way.In this paper I will design an industrial robot with four DOFs, which is used tocarry material for a punch. First I will design the structure of the base, the big arm, the small arm and the end manipulator of the robot, then choose proper drive method and transmission method, building the mechanical structure of the robot. On this foundation, I will design the control system of the robot, including choosing DAQ card, servo control, feedback method and designing electric circuit of the terminal card and control software・Great attention will be paid on the reliability of the control software and the robot safety during running・ The aims to realize finally include: servocontrol and brake of the joint, monitoring 什】e movement of each joint in realtime, playback programming and modifying the program online, setting reference point and returning to reference point・KEY WORDS: robot, playback, servocontrol, brake目录第1章绪论 (3)1.1机器人概述 (4)1.2机器人的历史、现状 (4)1.3机器人的发展趋势 (4)第2章机器人实验平台介绍及机械手的设计 (3)2.1自由度及关节 (4)2.2基座及连杆 (4)2.2. 1 基座 (7)2.2.2大臂 (7)2.2.3小臂 (7)2.3机械手的设计 (4)2.4驱动方式 (4)2.5传动方式 (4)2.6制动器 (4)第3章控制系统硬件 (4)3.1控制系统模式的选择 (4)3.2控制系统的搭建 (4)3.2. 1工控机 (4)3.2.2数据采集卡 (4)3.2.3伺服放大器 (4)3.2. 4 端子板 (4)3.2. 5电位器及其标定 (4)3.2. 6 电源 (4)第4章控制系统软件 (4)4.1预期的功能 (4)4.2实现方法 (4)4. 2. 1实时显示各个关节角及运动范围控制 (4)4. 2. 2直流电机的伺服控制 (4)4. 2.3电机的自锁 (4)4. 2. 4示教编程及在线修改程序 (4)4. 2. 5设置参考点及回参考点 (4)第5章总结 (4)5.1所完成的工作 (4)5.2设计经验 (4)5.3误差分析 (4)5.4可以继续探索的方向 (4)致谢 (4)参考文献 (4)1.1机器人概述在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。
轻型平动搬运机械手的设计及运动仿真本科毕业论文
轻型平动搬运机械手的设计摘要随着工业自动化发展的需要，机械手在工业应用中越来越重要。
文章主要叙述了机械手的设计计算过程。
首先，本文介绍机械手的作用，机械手的组成和分类，说明了自由度和机械手整体座标的形式。
同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。
文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。
全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。
关键词：机械手；液压传动；液压缸；目录摘要 (1)1 绪论 (4)1.1前言 (4)1.2 工业机械手的简史 (4)1.3工业机械手在生产中的应用 (5)1.4 机械手的组成 (6)1.4.1 执行机构 (6)1.4.2 驱动机构 (6)1.4.3 控制系统分类 (7)1.5工业机械手的发展趋势 (7)1.6 本文主要研究内容 (8)1.7 本章小结 (8)2机械手的总体设计方案 (9)2.1 机械手基本形式的选择 (9)2.2机械手的主要部件及运动 (9)2.3驱动机构的选择 (10)2.4 机械手的技术参数列表 (10)2.5 本章小结 (10)3 机械手手部的设计计算 (11)3.1 手部设计基本要求 (11)3.2 典型的手部结构 (11)3.3机械手手抓的设计计算 (11)3.3.1选择手抓的类型及夹紧装置 (11)3.3.2 手抓的力学分析 (12)3.3.3 夹紧力及驱动力的计算 (13)3.3.4 手抓夹持范围计算 (14)3.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 (15)3.5弹簧的设计计算 (16)3.6 本章小结 (18)4 腕部的设计计算 (19)4.1 腕部设计的基本要求 (19)4.2 腕部的结构以及选择 (19)4.2.1典型的腕部结构 (19)4.2.2 腕部结构和驱动机构的选择 (20)4.3 腕部的设计计算 (20)4.3.1 腕部设计考虑的参数 (20)4.3.2 腕部的驱动力矩计算 (20)4.3.3 腕部驱动力的计算 (21)4.3.4 液压缸盖螺钉的计算 (22)4.3.5动片和输出轴间的连接螺钉 (23)4.4 本章小结 (24)5 臂部的设计及有关计算 (25)5.1 臂部设计的基本要求 (25)5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (26)5.2.1 手臂的典型运动机构 (26)5.2.2 手臂运动机构的选择 (26)5.3 手臂直线运动的驱动力计算 (26)5.3.1 手臂摩擦力的分析与计算 (26)5.3.2 手臂惯性力的计算 (28)5.3.3 密封装置的摩擦阻力 (28)6 机身的设计计算....................................................................................... 错误！未定义书签。
工业机械手运动分析与仿真论文
本科毕业设计(论文)工业机械手的运动分析与仿真（kinematics analysis and simulation of the industrial robot）摘要近二十年来，机器人技术发展非常迅速，各种用途的机器人在各个领域广泛获得应用。
我国在机器人的研究和应用方面与工业化国家相比还有一定的差距，因此研究和设计各种用途的机器人特别是工业机器人、推广机器人的应用是有现实意义的。
典型的工业机器人例如焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等大多是固定在生产线或加工设备旁边作业的，本论文在参考大量文献资料的基础上，结合项目的要求，设计了一种小型的、固定在AGV上以实现移动的六自由度串联机器人。
首先，针对机器人的设计要求提出了多个方案，对其进行分析比较，选择其中最优的方案进行了结构设计;同时进行了运动学分析，用D一H方法建立了坐标变换矩阵，推算了运动方程的正、逆解;用矢量积法推导了速度雅可比矩阵，并计算了包括腕点在内的一些点的位移和速度;然后借助坐标变换矩阵进行工作空间分析。
这些工作为移动式机器人的结构设计、动力学分析和运动控制提供了依据。
在Pro/E中完成6自由度机械手及其手爪的三维造型和装配，将模型导入ADAMS 中，并进行运动学仿真，得到机械手各个部位的速度、加速度、角速度、角加速度在X、Y和Z方向上随时间变化的曲线图。
最后用ADAMS软件进行了机器人手臂的运动学仿真，并对其结果进行了分析，对在机械设计中使用虚拟样机技术做了尝试，积累了经验。
关键词:机器人;建模；运动学分析;反解；仿真ABSTRACTIn the Past twenty years，the robot technology has been developed greatly and used inmany different fields. There is a large gap between our country and the developed countries in research and application of the robot technology so that there will be a great value to study，design and applied different kinds of robots，especially industrial robots.Most typical industrial robots such as welding robot，painting robot and assembly robot are all fixed on the product line or near the machining equipment when they are working. Based on larger number of relative literatures and combined with the need of project，the author have designed a kind of small一size serial robot with 6 degree of freedom which can be fixed on the AGV to construct a mobile robot.First of all，several kinds of schemes were proposed according to the design demand. The best scheme was chosen after analysis and comparing and the structure was designed. At same time，The kinematics analysis was conducted，coordinate transformation matrix using D一H method was set up，and the kinematics equation direct solution and inverse solution was deduced，the matrix was constructed using vector product method，and the values displacement and velocity of some special point including the wrist point were calculated. Secondly，the working space of the robot was analyzed and the axes section of practical working space was drawn. These works provided a basis to structure design, kinematics and control.In the Pro / E do the completion of six degrees of freedom manipulator’s and gripper’s three-dimensional modeling and assembly. models will be imported in ADAMS, and do the simulation and kinematics. Gain the speed, acceleration, velocity, angle acceleration of it’s various parts in the X, Y and Z direction over time the curve.At last, the robot arm′s kinematics was simulated by using software ADAMS，and the simulation result was analyzed. In the experiment，the author tried to use the virtual prototyping technology in mechanism design.Keywords:Robot; modeling; Kinematics Analysis; reverse kinematics; simulation目录中文摘要 (3)英文摘要 (4)第1章绪论 (8)1.1我国机器人研究现状 (8)1.2工业机器人概述 (8)1.3本论文研究的主要内容 (9)第2章机器人方案的创成和机械结构的设计 (10)2.1机器人机械设计的特点 (10)2.2与机器人有关的概念 (11)2.3方案设计 (12)2.3.1方案要求 (12)2.3.2方案功能设计与分析 (13)2.4方案结构设计与分析 (14)第3章运动学分析 (15)3.1概述 (15)3.2运动学分析 (15)3.2.1空间机构中两任意坐标系的变换关系 (15)3.2.2在各运动关节上建立坐标系 (16)3.2.3确定各杆件的结构参数和运动变量 (17)3.2.4写出相邻两构件坐标系间的位姿矩阵 (17)3.3运用Matlab编程进行机械手的模拟运动 (18)3.4运动学方程的逆解 (20)3.3确定机械手的工作空间 (22)第4章机械手的建模与仿真 (24)4.1机械手的总体设计 (24)4.11 三维建模软件Pro/E的介绍 (24)4.12 PRO/E 建模 (24)4.2 运用ADAMS对模型进行仿真 (31)4.21虚拟样机技术概述 (31)4.2.2 导入ADAMS仿真前的步骤 (32)4.2.3运用ADAMS对机械手进行仿真 (37)4.2.4用ADAMS仿真后处理 (39)第5章总结 (40)致谢 (41)参考文献 (42)附录：1、外文资料2、中文翻译另附：机械手装配图及机械手腕装配图第1章绪论1.1我国机器人研究现状机器人是一种能够进行编程，并在自动控制下执行某种操作或移动作业任务的机械装置。
搬运机械手的控制设计论文1
• 1. 编程设备：有简易编程器和智能图形编程器，用于编程、对系统作一些设 • •
•
• •Leabharlann 定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。编程器是PLC开发应用、监测 运行、检查维护不可缺少的器件，但它不直接参与现场控制运行。 2. 监控设备：有数据监视器和图形监视器。直接监视数据或通过画面监视数 据。 3. 存储设备：有存储卡、存储磁带、软磁盘或只读存储器，用于永久性地存 储用户数据，使用户程序不丢失，如EPROM、EEPROM写入器等。 4. 输入输出设备：用于接收信号或输出信号，一般有条码读人器，输入模拟 量的电位器，打印机等。PLC的通信联网：PLC具有通信联网的功能，它使 PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形 成一个统一的整体，实现分散集中控制。现在几乎所有的PLC新产品都有通信 联网功能，它和计算机一样具有RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆， 可以在几公里甚至几十公里的范围内交换信息。 当然，PLC之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC与计算机之间的通讯，一些 生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机型的PLC 之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。 了解了PLC的基本结构，我们在购买程控器时就有了一个基本配置的概念，做 到既经济又合理，尽可能发挥PLC所提供的最佳功能。
– 机械手的种类，按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式机械手；按 适用范围可分为专用机械手和通用机械手两种；按运动轨迹控制方式可分为点位 控制和连续轨迹控制机械手等。 – 机械手通常用作机床或其他机器的附加装置，如在自动机床或自动生产线上装卸 和传递工件，在加工中心中更换刀具等，一般没有独立的控制装置。有些操作装 置需要由人直接操纵，如用于原子能部门操持危险物品的主从式操作手也常称为 机械手。 – 机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。近年来，随着 电子技术特别是电子计算机的广泛应用，机器人的研制和生产已成为高技术领域 内迅速发展起来的一门新兴技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更 好地实现与机械化和自动化的有机结合。 – 机械手虽然目前还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动、不知疲 劳、不怕危险、抓举重物的力量比人手大等特点，因此，机械手已受到许多部门 的重视，并越来越广泛地得到了应用，例如： – (1)机床加工工件的装卸，特别是在自动化车床、组合机床上使用较为普遍。 – (2)在装配作业中应用广泛，在电子行业中它可以用来装配印制电路板，在机械行 业中它可以用来组装零部件。 – (3)可在劳动条件差，单调重复易子疲劳的工作环境工作，以代替人的劳动。 – (4)可在危险场合下工作，如军工品的装卸、危险品及有害物的搬运等。 – (5）宇宙及海洋的开发。 – (6)军事工程及生物医学方面的研究和试验。 – 机械手简述:机械手的形式是多种多样的，有的较为简单，有的较为复杂，但基本 的组成形式是相同的，一般由执行机构、传动系统、控制系统和辅助装置组成。
搬运机械手设计范文
搬运机械手设计范文搬运机械手是一种能够取代人工进行重物搬运的机器人设备。
它可以通过各种传感器和执行器来感知和操作环境中的物体，从而实现高效、精确和安全地搬运重物。
在工业生产领域中，搬运机械手已经广泛应用，因为它不仅能够提高生产效率，还能减少工人的劳动强度和避免工伤事故。
在设计搬运机械手时，需要考虑以下几个方面：1.功能需求：首先需要明确搬运机械手的功能需求，包括搬运重物的最大负荷、工作范围、运动速度、准确定位等。
这些功能需求将决定机械手的设计参数和性能指标。
2.结构设计：搬运机械手的结构设计包括机械臂、末端执行器和控制系统。
机械臂通常由多个关节组成，每个关节都可以通过电机和减速机驱动。
机械臂的结构要求具有足够的刚度和稳定性，以保证搬运任务的精度和稳定性。
末端执行器通常为夹爪或吸盘，可以根据需要进行更换或定制。
控制系统需要包括传感器、执行器和控制算法等，以实现对机械手的精确定位和运动控制。
3.传感器选择：搬运机械手需要使用各种传感器来感知环境中的物体和位置信息。
常用的传感器包括视觉传感器、力传感器、位移传感器等。
通过使用这些传感器，机械手可以实时获取物体的位置、重量和形状等信息，从而更好地适应不同的搬运任务。
4.控制算法：搬运机械手的控制算法需要实时处理传感器反馈的数据，并根据搬运任务的需求，计算出最优的运动控制指令。
这些算法可以使用机器学习、路径规划和运动控制等技术来实现。
控制算法的设计要考虑到机械手的动力学特性和物体搬运的约束条件，以确保高效、安全和精确的搬运操作。
5.安全设计：搬运机械手在工业生产过程中承担着较重的负荷，因此安全设计至关重要。
安全设计包括机械结构的强度和稳定性、电气系统的故障保护、安全门禁和急停装置等。
此外，机械手还需要与其他设备和人员进行安全交互，以防止意外碰撞和伤害。
总之，搬运机械手设计需要考虑到功能需求、结构设计、传感器选择、控制算法和安全设计等方面。
通过合理的设计和工艺选择，可以使机械手在工业生产中发挥更大的作用，提高生产效率和质量，减少工人劳动强度，实现智能化和自动化生产。
搬运机械手设计及运动仿真
=25Xtg3O°
=23. lmm
经圆整取1=25mm
4、 确定“V”型钳爪的L、“取
L/R^
式中：
Rcp
由公式(2.5) (2.6)得：L=3X1^?=150
取“V”型钳II的夹角20 =120°,则偏转角“按最佳偏转角來确定, 査表得：
P二22°39'
5、机械运动范围（速度）111
5、验算腕部摆动缸：
1 =
8
w=
式中：Hm—机械效率取：0.85〜0.9
H v—容积效率取：0.7〜0.95
所以代入公式（2.13）得：
千089x0.03x（0.12-0.032）x0.85x106
T
8
=25.8（NM）
T vM = 30.5（NM）
代入公式（2.14）得：
（8x27x10^）x0,85
3.1手部抓取缸9
3.2腕部摆动液压回路10
3.3小臂伸缩缸液压回路11
3.4总体系统图12
4机身机座的结构设计13
4.1电机的选择13
4.2减速器的选择15
4.3螺柱的设计与校核15
5机械手的定位与平稳性17
5.1常用的定位方式17
5.2够响平稳性和定位精度的因素17
5.3机械手运动的缓冲装置18
This issue thi'ough the application of SolidWorks to proceed with tlie structural design of mechanical and hydraulic pnnciples of design, technology use SolidWorks feeding robot three-dimensional solid modeling and simulation of tlie movement, its basic movements can be more specific m the show people before
毕业设计论文-搬运机械手反解运动控制系统的设计
目录第一章引言 (1)1.1机械手的发展及应用 (1)1.2机器人的分类 (3)1.3工业机器人的发展现状以及在各国的产业发展及预测 (4)1.4我国工业机器人发展现状及前景 (6)1.5本论文的意义和研究内容 (6)第二章机械手的结构和功能及基本技术参数 (8)2.1机械手的结构和功能 (8)2.2机械手的基本参数 (10)第三章连杆坐标系间的变换矩阵 (12)3.1齐次坐标与手部位姿矩阵 (12)3.2连杆坐标系间的齐次变换矩阵的表示方法 (13)3.3连杆坐标系间变换矩阵的确定 (13)第四章机器人逆运动学 (15)第五章控制系统的设计 (20)5.1控制方式的确定 (20)5.2选择PLC (21)5.2.1 PLC规模的估算 (21)5.2.2PLC的选择 (22)5.3可编程控制器（FX2N-64MR）结构功能介绍 (23)5.4PLC的外部接线 (23)5.5位置检测电路 (23)5.6输入输出接口电路 (25)5.6.1输入接口电路 (25)5.6.2PLC输出接口电路 (26)5.7控制软件的设计 (27)5.8梯形图及指令语句 (29)结论与展望 (30)参考文献 (31)致谢 (32)附录1 (32)附录2 (33)附录3 (37)外文翻译 (39)外文文献 (46)搬运机械手反解运动控制系统的设计（湘潭大学机械工程学院周六军）摘要：本文采用可编程控制器（PLC）对一五自由度搬运机械手的反解运动进行控制。
根据机器人的位姿，用机器人反向运动学求出各个关节应转动的角度，通过传动比和各轴分辨率得到各对应电机的转角。
然后利用光电编码器对直流电机的转轴转角进行检测，并对机械手的5个直流伺服电机进行正反转控制，从而实现了电机转轴的准确定位和机械手的运动控制。
关键字：机械手；反向运动学；编码器；PLCThe Design of Conveyer Manipulator Counter-solutionMovement Control System(Xiangtan university mechanical engineering institute Zhou Liujun) Abstract: This article adopts programmable controller（PLC) to control the anti-solution motion of a five freedom convey manipulator . According to the pose of robot ,using robot reverse kinematics solve for angle each arthvosis should turned , thereby solve for correspond corner of each motor with gear ratio and each shaft resolution.And then using photoelectric encoder detect the shaft corner of D.C.motor,and control the forward and reverse rotate of five DC servo motor on the manipulator . Accordingly, implement the pinpoint of the mortor shaft and the motion control of the manipulator . Key words: Manipulator; Reverse Kinematics; Encoder; PLC第一章引言“工欲善其事，必先利其器”。
搬运机械手的设计和仿真
搬运机械手的设计和仿真搬运机械手是一种可以自动化地完成工业生产中物品搬运的机器人。
在工业自动化程度越来越高的今天，它成为了一个非常重要的设备。
在工业领域中，搬运机械手广泛应用于生产线、物流和仓储等场合，可以代替人工完成重复性、危险、繁琐的工作任务，提高工作效率和生产能力，减少损失和安全事故的发生。
搬运机械手分为多种类型，例如旋转臂式搬运机械手、平面式搬运机械手、升降框式搬运机械手等，每种机械手都有其独特的应用场合和设计特点。
例如，在生产线场合中，为了提高生产效率，要求机械手的搬运速度尽可能快，并且需要具有足够的灵活性和精度，能够协调好相互之间的运动，准确抓取和运输物品。
而在物流和仓储设备中，机械手面对的是不同形状、重量、尺寸的物品，需要根据具体情况设计适合的机械臂和抓取器，保证效率和精度。
搬运机械手的设计需要考虑到多个方面的因素，如运动控制、传动系统、力学与动力学和电子控制等方面。
在运动控制方面，需要设计合适的运动轨迹，使机器人每次搬运的动作能够有效地完成，在不同场合中需要选择合适的控制方法。
而在传动系统方面，需要选取合适的电机和传动方式，保证机械手的运动效率和精度。
在力学与动力学方面，则需要考虑机械手的耐用性和稳定性，以及机械手在运作过程中的力学特征和动力学特征，如速度和力的平衡等。
此外，在电子控制方面需要采用现代化的电子技术，包括传感器技术、电机控制技术等，使机械手具备可靠性与精准度。
在搬运机械手设计完成后，需要进行仿真验证，以确定机械手的动态特性和运动轨迹的正确性。
这样可以避免因安装错误或运动干扰等因素导致机械手动作出现不正常的情况，减少设计的风险和可靠性问题。
目前，常见的机械手仿真软件包括MATLAB、Simulink、ADAMS、SolidWorks等，其中ADAMS是一款功能强大的机械系统仿真软件，可以对机械手的运动、力学与动力学、碰撞检测等方面进行全面仿真，提高设计的可靠性和精度。
机械手模型设计及制作论文
摘要科学发展观为我国工程技术的发展开辟了广阔道路，而机械手作为一种高科技自动化生产设备，已经广泛应用于国民经济的各个领域，这就对我们的教育培训部门提出了新的要求。
因此，为了适应社会发展的形势，在现有技术基础上设计一台教学型机械手有着深远的科教意义。
本课题设计的教学型搬运机械手，主要包括机械手的总体方案设计、机械手的机械结构设计以及驱动、控制系统设计等，实现了机械手手部的四自由度运动：手臂的升降、伸缩和手腕、手臂的回转。
设计中分析了教学型机械手的功能要求和现实意义，通过气压缸来实现手臂的升降和伸缩，采用回转气压缸来实现手腕和手臂的回转。
设计的机械手结构简单、便于操作，在单片机的控制下完成预期的动作，能给学生以直观的印象，达到教学演示的目的。
关键词: 机械手；气动装置；四自由度；控制系统AbstractScientific concept of development of engineering technology has opened up a broad road, while the robot as a high-tech automated production equipment, has been widely used in various fields of national economy, which the education and training sector of our proposed new requirements. Therefore, in order to adapt to the situation of social development, based on existing technology to design a teaching type robot science has far-reaching significance.The subject of design for teaching handling robots, mainly consists of robot's overall design, robot mechanical structure design, as well as drive, control system design, implementation of the manipulator hands of four degrees of freedom: the arm movements, stretching and wrist, arm, rotary. The design of the teaching function of mechanical hand requirements and practical significance, achieved by pneumatic cylinders push the arm movements and stretching,rotary pneumatic cylinders used to achieve arm and wrist rotation.Manipulator design simple, easy to operate, under the control of the MCU to complete the desired action, giving the students a visual impression, to achieve the purpose of teaching demonstration.Keywords: Manipulator；Pneumatic device；Four Degrees of Freedom；The control system目录1 绪论 (1)1.1 机械手概述 (1)1.2 机械手的组成和分类 (1)1.2.1 机械手的组成 (1)1.2.2 机械手的分类 (4)1.3 国内外发展状况 (5)1.4课题研究的主要内容 (6)1.5教学用机械手的功能要求及现实意义 (6)1.5.1 教学用机械手的功能要求 (6)1.5.2 教学用机械手的现实意义 (6)2 机械手的设计方案 (7)2.1 机械手的座标型式与自由度 (7)2.1.1 机械手的坐标型式 (7)2.1.2 机械手的自由度 (8)2.2 机械手的手部结构方案设计 (8)2.3 机械手的主要参数 (10)2.4 机械手的技术参数列表 (11)3 机械手机械系统设计 (12)3.1 手部结构设计 (12)3.1.1 设计时考虑的几个问题 (12)3.1.2手爪夹持装置的机构选型 (12)3.1.3 手部夹紧气缸的设计 (13)3.2手腕结构设计 (17)3.2.1 手腕的自由度 (18)3.2.2 手腕的驱动力矩的计算 (18)3.3手臂结构设计 (22)3.3.1手臂伸缩与手腕回转部分 (22)3.3.2手臂升降和回转部分 (24)3.3.3手臂升降气缸的设计 (24)3.3.4手臂回转缸体的设计 (27)4 机械手气压系统的设计 (29)4.1气压传动系统工作原理图 (29)4.2气动元件介绍 (29)5 机械手控制系统设计 (33)5.1 控制系统的结构分类 (33)5.2 控制方式 (33)5.3机械手的控制 (34)6 结论与展望 (36)致谢 (37)参考文献 (38)1 绪论1.1 机械手概述机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。
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轻型平动搬运机械手的设计及运动仿真摘要文章主要叙述了机械手的设计计算过程。
伴随着工业自动化发展和需要，机械手在工业应用中越来越广泛重要。
首先，本文介绍机械手机械手的组成和分类以及作用，阐述了自由度和机械手整体座标的形式。
同时，本文给出了这台机械手的主要性能规格参量。
文章中介绍了搬运机械手的设计理论与方法。
全面详尽的讨论了搬运机械手的手部、腕部、手臂以及机身等主要部件的结构设计。
最后使用软件对机械手的手部实现运动仿真。
关键词：机械手；气压传动；气压缸；运动仿真；The light stable motion transports manipulator's design and the movement simulationAbstractThe applying of the manipulators are more and more important in the industry, with the development of industrial automation. The paper mainly narrated the design and calculation of light and transfer manipulator.The first，The paper introduces the function,composing and classification of the manipulator,tells out the free-degree and the form of coordinate.At the same time,the paper gives out the primary specification parameter of this manipulator.This article system elaboration industry manipulator's design theory and method. The comprehensive exhaustive discussion has transported manipulator's hand, the wrist, the arm ，the fuselage and so on ,which the major structural design computation.Finally uses the software to carry out the movement simulation for manipulator's hand.Keywords: manipulator; motion simulation; hydraulic power transmission；Hydraulic cylinder学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
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作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日目录中文摘要 (1)英文摘要 (2)主要符号表 (8)1 绪论 (2)1.1前言 (2)1.2 工业机械手的简史 (2)1.3工业机械手在生产中的应用 (4)1.3.1 建造旋转零件（转轴、盘类、环类）自动线 (4)1.3.2 在实现单机自动化方面 (4)1.3.3 铸、锻、焊热处理等热加工方面 (5)1.4 机械手的组成 (5)1.4.1 执行机构 (5)1.4.2 驱动机构 (6)1.4.3 控制系统分类 (6)1.5工业机械手的发展趋势 (6)1.6 本文主要研究内容 (7)1.7 本章小结 (7)2机械手的总体设计方案 (7)2.1 机械手基本形式的选择 (7)2.2机械手的主要部件及运动 (7)2.3驱动机构的选择 (8)2.4 机械手的技术参数列表 (8)2.5 本章小结 (8)3 机械手手部的设计计算 (9)3.1 手部设计基本要求 (9)3.2 典型的手部结构 (9)3.3机械手手抓的设计计算 (9)3.3.1选择手抓的类型及夹紧装置 (9)3.3.2 手抓的力学分析 (10)3.3.4 夹紧力及驱动力的计算 (11)3.3.5 手抓夹持范围计算 (12)3.4 机械手手抓夹持精度的分析计算 (13)3.5弹簧的设计计算 (14)3.6 本章小结 (16)4 腕部的设计计算 (17)4.1 腕部设计的基本要求 (17)4.2 腕部的结构以及选择 (17)4.2.1典型的腕部结构 (17)4.2.2 腕部结构和驱动机构的选择 (18)4.3 腕部的设计计算 (18)4.3.1 腕部设计考虑的参数 (18)4.3.2 腕部的驱动力矩计算 (18)4.3.3 腕部驱动力的计算 (19)4.3.4 气压缸盖螺钉的计算 (20)4.3.5动片和输出轴间的连接螺钉 (21)4.4 本章小结 (22)5 臂部的设计及有关计算 (23)5.1 臂部设计的基本要求 (23)5.2 手臂的典型机构以及结构的选择 (24)5.2.1 手臂的典型运动机构 (24)5.2.2 手臂运动选择机构的 (24)5.3 手臂直线运动的驱动力计算 (24)5.3.1 手臂摩擦力的分析与计算 (24)5.3.2 手臂惯性力的计算 (26)5.3.3 密封装置的摩擦阻力 (26)5.4 气压缸工作压力和结构的确定 (26)5.5 本章小结 (28)6 机身的设计计算 (29)6.1 机身的整体设计 (29)6.2 机身回转机构的设计计算 (30)6.3 机身升降机构的计算 (34)6.3.1 手臂偏重力矩的计算 (34)6.3.2 升降不自锁条件分析计算 (35)6.3.3 手臂做升降运动的液压缸驱动力的计算 (36)6.4 轴承的选择方案 (36)6.5 本章小结 (37)7ADAMS 模型的建立与仿真 (38)7.1虚拟样机技术 (38)7.2 ADAMS软件 (38)7.3 手部模型的建立 (40)7.4 本章小结 (44)8 结论 (45)主要符号表N F 手指夹紧力 ND 弹簧中径 mm1D 弹簧内径 mm2D弹簧外径 mm C弹簧旋绕比 n弹簧有效圈数 M转动缸的回转力矩 N m ⋅ ρ偏重力臂 mm M 偏偏重力矩 N m ⋅ t螺钉间距 mm 0Q F螺钉承受的拉力 N Q F工作载荷 N 's Q F预紧力 Nφ启转动缸起动角 度 ω转动缸转动角速度 rad s1 绪论1.1前言能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。
机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门，未来可能涉及到更多的领域。
工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。
他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人的智能和适应性。
机械手作业的准确性和环境中完成作业的能力，在国民经济领域有着广泛的发展空间，在高科技领域有着美好的前景。
械手的发展是由于它的积极作用正日益为人们所认识：其一、它能部分的代替人工操作；其二、它能按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；其三、它能操作必要的机具进行焊接和装配，从而大大的改善了工人的劳动条件，显著的提高了劳动生产率。
因而，受到很多国家的重视，投入大量的人力物力来研究和应用。
尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。
在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果。
机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。
手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。
运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。
运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。
为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。
自由度是机械手设计的关键参数。
自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。
一般专用机械手有2～3个自由度。
控制系统是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。
同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。
控制系统的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。
1.2 工业机械手的简史现代工业机械手起源于20世纪50年代初，是基于示教再现和主从控制方式、能适应产品种类变更，具有多自由度动作功能的柔性自动化产品机械手首先是从美国开始研制的。
1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。
该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。
这就是所谓的示教再现机器人。
现有的机器人差不多都采用这种控制方式。
1958年美国联合控制公司研制出第一台机械手铆接机器人。
作为机器人产品最早的实用机型（示教再现）是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。
这些工业机器人主要由类似人的手和臂组成它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门1978年美国Unimate公司和斯坦福大学、麻省理工学院联合研制一种Unimate-Vic-arm型工业机械手，装有小型电子计算机进行控制，用于装配作业，定位误差可小于±1毫米。
美国还十分注意提高机械手的可靠性，改进结构，降低成本。
如Unimate公司建立了8年机械手试验台，进行各种性能的试验。
准备把故障前平均时间（注：故障前平均时间是指一台设备可靠性的一种量度。
它给出在第一次故障前的平均运行时间），由400小时提高到1500小时，精度可提高到±0.1毫米。